JP4668472B2 - ヘリコプタ用回転翼 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸領域に固定する翼根元と径方向外側にある翼先端とを備えたヘリコプタ用回転翼に関するもので、その際翼根元と翼先端との間に、翼形の輪郭内にほぼ組み込まれた空力制御フラップが、旋回可能に回転翼内に取り付けられたヘリコプタ用回転翼に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヘリコプタは、従来の飛行機に比べて多くの利点により秀れている。垂直離着陸により、場所によって限定された区域内で操縦することができる。わずかな速度での離陸性能により、ヘリコプタは監視任務のために使用することができる。ホバリング可能なことで、ヘリコプタは救助任務の際の使用機として定められる。
【０００３】
垂直揚力と推進力は、回転軸の回りを回転翼が回転することにより引き起こされ、この回転翼は、各回転軸に関する姿勢に応じて方向づけられる揚力を発生させる。回転翼の姿勢とそれによるヘリコプタの揚力と推進力は通常、揺動板による翼長方向の軸に沿った回転翼のねじれと、この揺動板と回転翼間にある連動桿により保証される。あるいは、回転翼の姿勢を制御フラップによって影響を与えるようにすることもでき得る。制御フラップが旋回することで、空気の流入率が変化することになる。
【０００４】
その際、回転翼の典型的なスラッピング騒音を減少するために、制御フラップとして後縁にサーボフラップを使用することができる。この騒音は回転翼の、先行する回転翼により起こる気流の渦との相互作用により生じる。サーボフラップは、相互作用の空力を減少するためにこの領域で使用され、軽く調整および引き締めを行うことによりこの気流の渦は弱まり、さらに外側に押しやられる。
【０００５】
キャンバーフラップとして前縁に取り付けた制御フラップを昇降させることにより、前縁にある高い吸引ピークが、回転翼が後退する際に減少し、それによりこの段階での流れのはく離が遅れ、空力係数の進行中のヒステリシスループは小さくなる。さらに前縁にある散在したキャンバーフラップにより、連続して輪郭線を変形する場合に弾性変形させるために必要なエネルギーが、空力的な力とモーメントに打ち勝つために使用され、あるいはより大きな運動力の供給が準備される。
【０００６】
Ｔ．ロルコフスキ、Ｐ．イェンケル、Ｆ．ヘルムレ、Ｓ．シュトルム、Ｍ．クライストマンの「動的失速減速するためのピエゾアクチュエータで駆動する前縁フラップの構造開発」（ＤＧＬＲ年会１９９９年９月２７日−３０日）により、前縁にあるキャンバーフラップは既知であり、これは精密ころがり軸受を用いて回転翼に旋回可能に連結され、旋回軸上方にあるレバー連結点で連結されたレバーにより旋回される。
【０００７】
軸上に精密ころがり軸受を備えた配置の場合には、キャンバーフラップが、存在するわずかな回転翼の構成空間内では非常に取り付け困難である。さらにそのように装着されたキャンバーフラップの場合には、駆動中にかかる９．８Ｎ（１０００ｇ重）にまで達する遠心力のために、ある軸受の遊びを持って設計されたころがり軸受と、軸上のフラップが傾き、そのためフラップ駆動が制限されることがある。傾く可能性は、駆動中に高い遠心力の下で、キャンバーフラップ調整のためのアクチュエータがそのエネルギーを制御棒を介して軸受点の外側に加え、そのため別の力を考慮しなければならないことにより増大される。その結果、駆動が制限され、構成要素が激しく損耗し、サーボフラップを動かすエネルギー量が増大することになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、空力の制御フラップを備えた回転翼を提供するということであり、この回転翼ではフラップは、駆動中高い設定速度で構成要素が傾くことなく９．８Ｎ（１０００ｇ重）までの遠心力負荷の下で駆動され得る。さらにこの制御フラップは、わずかな保守負担で、容易に取り付けが行える。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、冒頭に記載した種類の本発明の回転翼は、制御フラップがその両末端で各々ころがり軸受を介して回転翼の翼長方向に並んだ軸受ボルトに取り付けられること、および制御フラップの径方向外側の軸受が、回転翼の回転から生じる制御フラップの遠心力を回転翼上で支える手段を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の回転翼では、制御フラップの両末端が、各々ころがり軸受を介して軸受ボルトに取り付けられること、即ち分かれた軸となっていることにより、空力制御フラップを容易に回転翼内に取り付けることができ、その保守も容易に行うことができる。翼長方向で外側の軸受と制御フラップとの間にあるの支持手段により、制御フラップが大きい遠心力の下で外側へずれることがなく、したがってそれによって軸上で制御フラップが傾くことがない。２つのころがり軸受によりこの効果はさらに強化される。
【００１１】
好ましくは軸受ボルトは回転翼側に固定されるとよい。
【００１２】
軸受ボルトは軸受部内へ溶接または接着することができるが、好ましくは軸受ボルトを軸受部内へねじ込むとよい。それにより、必要な場合に、高い修理費用をかけることなく使用した構成要素を容易に交換することが保証される。さらに駆動中、ねじ込み結合で力を受けるのに十分であるように軸受ボルトに負荷をかけることができる。
【００１３】
ころがり軸受としては、好ましくはニードル軸受を使用することができる。制御フラップは、旋回するために一般に制御棒により制御され、そのため回転軸は制御棒の連結軸の外側にある。さらに空力負荷からくる横方向の力は小さいので、全負荷をニードル軸受の軸受で受けることができる。しかし軸受を多数の玉軸受として形成することも可能である。
【００１４】
好ましくは制御フラップ上の遠心力を支え、それにより制御フラップが軸方向にずれるのを防ぐ手段は、軸受ボルト内にある球部と、これと作用的に連結し、制御フラップを翼長方向で支持する中空ソケットから成るとよい。この中空ソケットの半径を球部の半径より大きく選択することが特に好ましく、その際楕円形の断面も可能である。これにより、点軸受を容易に行えることが保証され、それによって制御フラップの翼長方向のずれが阻止され、運動の際にわずかなエネルギーが熱と摩擦に変換されるだけである。
【００１５】
好ましくは中空ソケットは人工サファイアから成る一方で、球部は鋼から成る。もちろん例えばルビーのような他の軸受石から成る中空ソケットを使用することも可能である。この材料も摩擦の際に球部と溶接することはない。
【００１６】
軸受ボルトを受ける軸受部は、回転翼内に組み込めるが、軸受部は好ましくは回転翼内に組込み可能な枠の構成部品であるとよい。それにより、制御フラップを軸受と共に回転翼の外側に予め取り付け、制御フラップを組み込んだ状態で制御棒を介して作用される内部アクチュエータへの接続を行うだけで良い。それにより取り付け費用が低減でき、修理がさらにし易くなる。さらに摩耗の際軸受部を簡単な方法で交換することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明を以下の図面に示した実施形態に則して、詳細に説明する。
【００１８】
図１に示した回転翼１０は、その前縁１０ａにその輪郭に組み込まれたキャンバーフラップ２０を備える。ここでの記載において翼長方向は、図には示していない左側にある回転軸から、同じく図には示していない右側にある輪郭先端へ向かっている。回転翼１０は、左側において回転軸領域に固定される翼根元と、右側において径方向外側にある翼先端とを備えている。回転翼１０内には、キャンバーフラップ２０を支持するコ字状枠３０が組み込まれている。この枠３０は、アーム３０ａによって回転翼１０に固定される。この枠の両側に、翼長方向内側の軸受部３８と翼長方向外側の軸受部３９とがある。この軸受部３８、３９内にネジ３２ａ、３１ａを介してねじ込まれた軸受ボルト３２、３１がキャンバーフラップ２０内にまで達し、キャンバーフラップ２０用の途中遮断された回転軸Ａが形成される。軸受ボルト３２、３１上にニードル軸受３４、３５があり、これを介してキャンバーフラップ２０が回転する。遠心力作用下でのころがり軸受の密閉は、通常の軸封リング（図示しない）を用いて行う。この軸密封リングは非対称に構成され、ある方向に０．０２ＭＰａの最大圧力差が許される。それにより軸密封リングは、遠心力の下で侵出したころがり軸受のグリースの塊をそのリングの突き出した密封面上で保持するのに役立つ。
【００１９】
翼長方向外側の軸受ボルト３１のキャンバーフラップ２０に割り当てられた側に鋼製の球部３３が存在しており、この球部３３は、サーボフラップ２０内にある人工サファイア製の中空ソケット３６内に設置される。中空ソケット３６の半径は球部３３の半径より大きく選択され、そのため点軸受が容易に行えるようになる。中空ソケット３６は翼長方向でキャンバーフラップ２０と作用的に連結していて、これにより、遠心力下でキャンバーフラップ２０が径方向へ動くのを阻止する。
【００２０】
ニードル軸受３４、３５だけでなく中空ソケット３６もここでは挿入部材として形成され、取り付けの際、キャンバーフラップ２０の両側に設けられた開口部／穿孔内に挿入される。開口部／穿孔の内径寸法は、軸受３４、３５と中空ソケット３６の外径寸法にほぼ一致する。これらの挿入部材は、他の挿入部材や止めナット３７と、キャンバーフラップのそれぞれの位置で固定され得る。
【００２１】
キャンバーフラップ２０の運動に必要なエネルギーは、この実施形態では、同様に回転翼１０内でキャンバーフラップ２０の後方に装着されたアクチュエータ４０から供給され、このアクチュエータは制御棒４１を介してキャンバーフラップ２０に作用する。
【００２２】
図２に、上述の実施形態の線Ｉ−Ｉに沿った翼断面を示す。キャンバーフラップ２０は、回転翼１０内の前縁１０ａに取り付けられる。吸引側外板２１と押上側外板２２が、を残りの回転翼１０の輪郭と共にキャンバーフラップ２０の境界となる。キャンバーフラップ２０は軸受ボルト３２、３１を用いて節点結合により枠３０に固定され、上方および下方に旋回できる。この運動は、内部アクチュエータ４０により制御棒４１を介して制御棒４１の軸方向の移動により引き起こされる。
【００２３】
【発明の効果】
以上本発明によれば、回転翼の回転から生じる制御手段の遠心力を回転翼上で支える手段により受けるようにしたので、高い遠心力負荷のある場合でも、制限されることなくフラップ駆動が制御され、個々の構成要素の摩耗を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、前縁に装着したキャンバーフラップを備えた形状を示す略図であり、その際回転翼内に組み込まれた構成要素が強調されている。
【図２】図２は、図１に示した実施形態の線Ｉ−Ｉに沿った断面図である。
【符号の説明】
１０ 回転翼
１０ａ 前縁
２０ キャンバーフラップ
３０ 枠
３２、３１ 軸受ボルト
３３ 球部（支える手段）
３４、３５ ニードル軸受（ころがり軸受）
３６ 中空ソケット（支える手段）
３８、３９ 軸受部

Claims (8)

1. 回転軸軸領域内で固定するための翼根元と径方向外側へある翼先端とを備え、この翼根元と翼先端との間に、翼形状の輪郭に組み込まれた空力制御フラップが、回転翼内で旋回可能に装着されたヘリコプタ用回転翼であって、この制御フラップがその両末端で、各々ころがり軸受を介して回転翼の翼長方向に並んだ軸受ボルトに取り付けられ、制御フラップの径方向外側のころがり軸受が、回転翼の回転から生じる制御フラップの遠心力を回転翼上で支える手段を有することを特徴とする回転翼。
2. 軸受ボルトが回転翼側に固定されることを特徴とする請求項１に記載の回転翼。
3. 軸受ボルトが軸受部内にねじ込まれることを特徴とする請求項１または２に記載の回転翼。
4. ころがり軸受がニードル軸受であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の回転翼。
5. 遠心力を支える手段が、外側の軸受ボルト内にある球部と翼長方向で制御フラップを支える中空ソケットから成ることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の回転翼。
6. 中空ソケットの半径が球部の半径より大きいことを特徴とする請求項５に記載の回転翼。
7. 球部が鋼から成り、中空ソケットが人工サファイアから成ることを特徴とする請求項５または６に記載の回転翼。
8. 軸受部が回転翼内に組み込み可能な枠上にあることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の回転翼。

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